Điều khiển lưu lượng và tắc nghẽn trong mạng ATM, chương 10

Chương 10: Caùc phöông phaùp ñieàu khieån löu löôïng 2.1 Ñieàu khieån thoâng soá söû vaø ñieàu khieån thoâng soá khieån thoâng soá söû duïng vaø ñieàu khieån thoâng soá maïng thöïc hieän caùc chöùc naêng gioáng nhau nhöng taïi caùc giao dieän khaùc nhau: chöùc naêng UPC ñöôïc thöïc hieän taïi UNI vaø NPC ñöôïc thöïc hieän taïi NNI. Do coù söï gioáng nhau trong caùc chöùc naêng ñöôïc thöïc hieän neân trong phaàn naøy ta chæ xem xeùt UPC coøn ñoái vôùi NPC cuõng coù caùc keát luaän töông Chöùc naêng khieån thoâng soá söû dung ñöôïc ñònh nghóa laø taäp hôïp caùc thao taùc cuûa maïng ñeå giaùm saùt vaø ñieàu khieån löu löôïng treân cô sôû giaù trò löu löôïng ñaõ ñöôïc thoûa thuaän vaø tính hôïp leä cuûa vieäc ñònh tuyeán teá baøo taïi caùc ñieåm truy nhaäp cuûa ngöôøi söû duïng. Muïc ñích chính laø ñeå baûo veä taøi nguyeân maïng, traùnh caùc thao taùc nhaàm laãn coù theå gaây aûnh höôûng ñeán chaát löôïng dòch vuï cuûa caùc keát noái khaùc ñaõ ñöôïc thieát laäp. UPC thöïc hieän vieäc phaùt hieän caùc vi phaïm ñoái vôùi caùc thoâng soá ñaõ ñöôïc thoûa thuaän vaø treân cô sôû ñoù seõ xöû lyù caùc teá baøo vi phaïm theo moät trong caùc caùch sau: + Ñaùnh teá baøo: ñaët bit CLP trong phaàn maøo ñaàu cuûa teá baøo vi phaïm laø 1 baát chaáp giaù trò ñaõ ñöôïc ñaët tröôùc ñoù bôûi ngöôøi söû duïng vaø tieáp tuïc truyeàn teá baøo naøy. Neáu sau ñoù gaëp taéc ngheõn teá baøo naøy seõ bò loaïi boû Loaïi teá baøo: loaïi boû teá baøo khoâng phuø hôïp ngay taïi nuùt maïng. + Xoùa boû keát noái: xoùa boû hoaøn toaøn keát taùc ñôn giaûn nhaát laø loaïi boû caùc teá baøo khoâng phuø hôïp. Trong tröôøng hôïp naøy muïc ñích laø ñeå ngöôøi söû duïng khoâng bao giôø coù theå taäp hôïp nhieàu hôn giaù trò ñöôïc pheùp ñöa vaøo maïng. Moät phöông aùn deã chòu hôn cho khaùch haøng la ñaùnh daáu teá baøo vi phaïm. Neáu nhö khoâng xaûy ra taéc ngheõn trong maïng caùc teá baøo naøy coù theå ñöôïc truyeàn ñeán ñaàu thu; trong tröôøng hôïp xaûy ra taéc ngheõn caùc teá baøo naøy seõ bò loaïi boû ñaàu tieân. Phöông aùn naøy cuõng coù lôïi cho nhaø khai thaùc maïng vì vieäc truyeàn taûi theâm teá baøo seõ taïo theâm moät soá lôïi nhuaän neáu nhö caùc teá baøo naøy khoâng laøm toån haïi ñeán maïng hoaëc khoâng laøm aûnh höôûng ñeán chaát löôïng dòch vuï cuûa cuûa caùc keát noái khaùc ñang toàn phaùp coù tính chaát cöông quyeát hôn laø xoùa boû keát noái neáu moät thoâng soá thoûa thuaän bò vi giaùm saùt cuûa UPC ñöôïc thöïc hieän ñoái vôùi taát caû caùc keát noái ñi qua UNI vaø NNI. UPC thöïc hieän giaùm saùt ñoái vôùi caùc VCC vaø VPC töø User vaø caû vôùi caùc keânh aûo baùo hieäu. Tuy nhieân caùc tieâu chuaån ñeå thöïc hieän giaùm saùt caùc keânh aûo baùo hieäu vaø luoàng tín hieäu OAM coøn ñang ñöôïc nghieân cöùu. Chöùc naêng giaùm saùt cuûa UPC ñöôïc thöïc hieän nhö sau: + Kieåm tra söï hôïp leä cuûa caùc giaù trò VPI vaø VCI. + Giaùm saùt löu löôïng ñi vaøo maïng töø moãi VCC vaø VPC ñeå ñaûm baûo caùc thoâng soá ñaõ thoûa thuaän khoâng bò vi phaïm. Vieäc giaùm saùt ñöôïc thöïc hieän taïi ñieåm keát thuùc cuûa VC ñaàu tieân ñoái vôùi VCC vaø VP ñaàu tieân ñoái vôùi Caùc nguyeân lyù UPC: Nguyeân lyù ñieàu khieån UPC bao goàm caùc tính chaát sau: + Khaû naêng phaùt hieän caùc traïng thaùi sai phaïm veà löu löôïng. + Khaû naêng choïn loïc taát caû caùc giaù trò trong giaûi laøm vieäc cuûa caùc tham soá caàn kieåm tra. + Nhanh choùng xaùc ñònh caùc thoâng soá khoâng phuø hôïp. + Phöông thöùc xöû lyù ñôn phöông phaùp ñieàu khieån toác ñoä cöïc ñaïi, toác ñoä trung bình vaø caùc traïng thaùi khaùc nhau hieän ñang ñöôïc tích cöïc nghieân cöùu. Phaàn lôùn caùc phöông phaùp döïa treân hai nguyeân taéc sau: + Nguyeân taéc cöûa soå, söû duïng cöûa soå thôøi gian ñeå haïn cheá soá löôïng teá baøo. + Nguyeân taéc thuøng roø ræ, trong ñoù söû duïng boä ñeám coù giaù trò taêng leân khi coù teá baøo môùi xuaát hieän vaø giaûm ñi theo chu roø ræ laõ phöông aùn ñöôïc ñaùnh giaù laø coù khaû naêng thöïc hieän chöùc naêng toát nhaát trong caùc phöông aùn ñöôïc nghieân cöùu. Caùc öu ñieåm cuûa phöông aùn naøy laø ñôn giaûn vaø linh hoaït. Trong phaàn 3 ta seõ öùng duïng nguyeân taéc thuøng roø ræ ñeå xaây döïng giaûi thuaät ñieàu khieån cho UPC. Tieáp theo ta seõ moâ taû caùc giaûi thuaät thuøng ræ, cöûa soå tröôït vaø cöûa soå nhaûy ñeå kieåm tra söï phuø hôïp cuûa luoàng cell. a) Giaûi thuaät thuøng roø ræ (Leaky Bucket): Töø giaûi thuaät Leaky Bucket ñaõ ñöôïc trình baøy trong phaàn hôïp ñoàng löu löôïng ta duøng laïi luoàng cell khoâng phuø hôïp ñeå moâ taû ñeå xöû lyù caùc cell vi phaïm duøng phöông thöùc ñaùnh daáu (Tagging) 10 2 3 4 5 6 8 97 1110 12 13 1514 16 17 18 19 vi phaïm 10 2 3 4 5 6 8 97 1110 12 13 1514 16 17 18 19 2 3 4 5 6 8 97 1110 12 13 1514 16 17 18 19 CLP0 0 1 0 0 0 1UPC boû Loaïi boû UPC loaïi loaïi boû cell Coù theå moâ taû hoaït ñoäng naøy nhö ñoäng tagging seõ ñaët caùc bit CLP cuûa caùc cell vi phaïm 6 vaø 17 leân 1; coøn phöông thöùc seõ huûy boû hoaøn toaøn caùc cell naøy. b) Giaûi thuaät cöûa soå tröôït (Sliding Windows) vaø cöûa soå tröôït (Jumping giaûi thuaät naøy ñeàu döïa vaøo hoaït ñoäng cuûa moät cöûa soå vôùi hai thoâng soá : W laø kích thöôùc cöûa soå vaø M laø soá cell cho pheùp trong moät cöûa soå. Taát caû caùc cell vöôït quaù soá löôïng M cell trong moät cöûa soå ñeàu laø caùc cell khoâng hôïp leä. Ñieåm khaùc nhau giöõa hai giaûi thuaät laø trong cöûa soå tröôït cöûa soå seõ tröôït theo truïc thôøi gian, moãi laàn tröôït tôùi moät chu kyø cell (cell time); coøn trong giaûi thuaät cöûa soå nhaûy seõ nhaûy treân truïc thôøi gian vôùi böôùc nhaûy baèng kích thöôùc W cuûa cöûa soå. moät chu kyø cell (cell time); coøn trong giaûi thuaät cöûa soå nhaûy seõ nhaûy treân truïc thôøi gian vôùi böôùc nhaûy baèng kích thöôùc W cuûa cöûa soå. Sau ñaây ta seõ moâ taû hoaït ñoäng cuûa hai giaûi thuaät naøy vôùi giaù trò cuï theå laø W = 10 vaø M = 3. UPC 2 3 4 5 7 8 9 10 111213 141516 25 UPC 2 3 4 5 7 8 9 2 3 4 5 7 8 9 10 111213 141516 25 DOØNG CELL VAØO 61 2 3 4 5 7 8 9 10 25 DOØNG CELL Ñieàu khieån chaáp nhaän keát noái Ñieàu khieån chaáp nhaän keát noái laø moät chöùc naêng phaàn meàm taïi toång ñaøi ATM, coù nhieäm vuï xaùc ñònh xem yeâu caàu keát noái coù ñöôïc chaáp nhaän hay khoâng thoâng qua vieäc kieåm tra caùc thoâng soá veà löu löôïng vaø lôùp QoS ñöôïc yeâu caàu. CAC chæ chaáp nhaän cuoäc noái môùi neáu cuoäc noái naøy khoâng aûnh höôûng ñeán chaát löôïng dòch vuï cuûa caùc keát noái ñang toàn taïi. CAC coù theå ñöôïc thöïc hieän treân töøng nuùt hoaëc trong moät heä thoáng taäp chaáp nhaän moät yeâu caàu, CAC seõ tieán haøng xaùc ñònh caùc thoâng soá UPC, choïn ñöôøng vaø caáp phaùt taøi nguyeân. Taøi nguyeân ñöôïc caáp phaùt bao goàm baêng thoâng treân ñöôøng trung keá, kích thöôùc boä ñeäm vaø caùc taøi nguyeân chuyeån maïch beân ñaït ñöôïc toác ñoä thieát laäp cuoäc goïi cao CAC phaûi ñôn giaûn vaø nhanh choùng. Ñoä phöùc taïp cuûa CAC phuï thuoäc vaøo moâ taû löu löôïng nguoàn trong thoûa thuaän. Neáu nhö moâ taû chæ goàm moät tham soá laø toác ñoä ñænh (PCR, theo ITU-T) thì CAC seõ ñôn giaûn nhaát. Moät yeâu caàu keát noái khoâng theå chaáp nhaän neáu toång PCR cuûa taát caû caùc keát noái ñang toàn taïi bao goàm caû keát noái vöôït quaù baêng thoâng cuûa ñöôøng trung keá. Ñieàu naøy ñöôïc minh hoïa trong hình yeâu caàu moät VC: X Mbps Y delay Z cell chaáp nhaän khoâng ñeán QOS cuûa caùc keát toàn yeâu caàu keát noái CAC traû lôøi ñoàng yù hay thoâng yeâu caàu Baêng thoâng ñang söû duïng Baêng caàu CAC moät yeâu caàu keát noái vôùi baêng thoâng R ñöôïc ñöa tôùi boä xaùc ñònh toác ñoä cöïc ñaïi cuûa CAC ñeå xem xeùt. Baêng thoâng trung keá laø P vaø moät phaàn baêng thoâng A cuûa noù ñaõ ñöôïc aán ñònh cho caùc keát noái ñang toàn taïi. Neáu yeâu caàu R vöôït quaù baêng thoâng coøn laïi saün coù (P-A) thì yeâu caàu bò töø choái vaø ngöôïc laïi noù ñöôïc chaáp khieån öu tieân Ñieàu khieån öu tieân ñöôïc thöïc hieän ñeå ñaït ñöôïc caùc yeâu caàu veà ñoä treã vaø tæ leä maát teá baøo cho caùc öùng duïng coù hieäu suaát cao. Ngöôøi duøng coù theå taïo ra doøng löu löôïng coù tính chaát öu tieân khaùc nhau baèng vieäc söû duïng caùc bit öu tieân loaïi boû teá baøo (CLP). Neáu caùc boä ñeäm bò traøn, caùc thaønh phaàn cuûa maïng ñöôïc pheùp loaïi boû moät caùch choïn loïc caùc teá baøo thuoäc caùc doøng coù ñoä öu tieân thaáp hôn trong khi vaãn baûo ñaûm caùc yeâu caàu veà khai thaùc cuûa thöùc ñôn giaûn nhaát laø duøng caùc tuyeán khaùc nhau (caùc ñöôøng aûo) cho hai cheá ñoä öu tieân khaùc nhau, phöông thöùc naøy chæ caûi thieän ñöôïc raát ít cheá ñoä khai thaùc vaø chæ coù theå söû duïng neáu nhö töøng keát noái chæ söû duïng moät daïng öu tieân laø loaïi boû teá baøo. Seõ coù lôïi hôn nhieàu neáu caùc keát noái söû duïng caû hai cheá ñoä. Hai phöông thöùc loaïi boû teá baøo choïn loïc ñöôïc nghieân cöùu laø: +Phöông thöùc haát ra : trong ñoù caùc teá baøo môùi xuaát hieän ôû cheá ñoä öu tieân cao seõ coù khaû naêng thay theá caùc teá baøo ôû cheá ñoä öu tieân thaáp trong boä ñeäm. + Phöông thöùc chieám töøng phaàn boä ñeäm : trong ñoù moät phaàn cuûa boä ñeäm ñöôïc giöõ döï tröõ cho caùc teá baøo ôû ñoä öu tieân cao thöùc haát ra chæ thöïc hieän khai thaùc toát hôn moät chuùt so vôùi phöông thöùc chieám töøng phaàn boä ñeäm. Tuy nhieân vaán ñeà quaûn lyù boä ñeäm vaø thöïc hieän laïi phöùc taïp hôn raát nhieàu do phaûi ñaûm baûo thöù töï cuûa teá baøo. Phöông thöùc chieám töøng phaàn boä ñeäm laø giaûi phaùp thoûa hieäp töông ñoái toát giöõa khaû naêng khai thaùc vaø ñoä phöùc nghieân cöùu cuõng ñöa ra keát luaän raèng vieäc öùng duïng öu tieân loaïi boû teá baøo coù khaû naêng caûi thieän raát nhieàu taûi löu löôïng maø maïng coù theå chaáp nhaän. Ñieàu naøy cho pheùp löïa choïn kích thöôùc caùc boä ñeäm nhoû hôn vaø do ñoù giaûm ñoä phöùc taïp khi thöïc Ñieàu chænh löu löôïng: Ñieàu chænh löu löôïng laø hoaït ñoäng theo ñoù User coù theå xöû lyù luoàng cell nguoàn tröôùc khi göûi ñi sao cho khi ñöa vaøo maïng thì noù phuø hôïp vôùi caùc thoâng soá trong hôïp ñoàng löu löôïng. Ñaây laø chöùc naêng khoâng baét buoäc trong caùc chuaån, nhöng neáu khoâng thöïc hieän chöùc naêng naøy thì luoàng cell coù theå seõ khoâng phuø hôïp vaø maïng khoâng caàn ñaûm baûo chaát löôïng dòch vuï (QoS). Töông töï moät maïng coù theå thöïc hieän chöùc naêng ñieàu chænh khi noù chuyeån moät luoàng cell tôùi moät maïng khaùc ñeå ñaûm baûo nhöõng ñieàu kieän veà toác ñoä cuûa hôïp ñoàng löu löôïng giöõa caùc maïng hoaëc ñeå ñaûm baûo öùng duïng cuûa User nhaän seõ hoaït ñoäng theo moät caùch thöùc coù theå chaáp nhaän ñöôïc. Sau ñaây laø moät soá phöông phaùp ñeå thöïc hieän ñieàu chænh löu Buffering : phöông thöùc naøy hoaït ñoäng keát hôïp vôùi giaûi thuaät Leaky Bucket ñeå ñaûm baûo caùc cell seõ khoâng vi phaïm caùc thoâng soá cuûa hôïp ñoàng löu löôïng baèng caùch ñeäm laïi caùc cell cho ñeán khi Leaky Bucket thöøa nhaän Spacing: laø phöông phaùp ñieàu chænh löu löôïng baèng caùch yeâu caàu ñaàu cuoái giöõ caùc cell cuûa nhieàu keát noái trong moät haøng ñôïi vaø xeáp lòch khôûi haønh cuûa chuùng sao cho khoâng vi phaïm caùc soá löu löôïng vaø ñoàng thôøi toái thieåu bieán ñoäng treã ôû möùc cho pheùp. + Giaûm toác ñoä cell toái ña (PCR giaûm toác ñoä cell ñænh coù theå thöïc hieän baèng caùch ñieàu haønh ñaàu cuoái phaùt ôû moät toác ñoä toái ña (PCR) nhoû hôn trong hôïp ñoàng löu löôïng vaø nhö vaäy seõ giaûm khaû naêng vi phaïm. + Giôùi haïn chieàu daøi ñoät bieán (Burst Length cuõng töông töï nhö giaûm toác ñoä ñænh trong phöông thöùc naøy nguoàn seõ giôùi haïn chieàu daøi ñoät bieán trong khoaõng thôøi gian ít hôn kích thöôùc ñoät bieán cöïc ñaïi (MBS) trong hôïp ñoàng löu löôïng.